CN111487451A - 一种传输线脉冲测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及静电放电防护技术领域，尤其涉及一种传输线脉冲测试系统，包括：脉冲发生装置、脉冲测试装置；脉冲发生装置的输出端连接脉冲测试装置；脉冲测试装置包括顺次连接的电流探测装置、第一传输线、同轴继电器组、测试探头，测试探头用于连接待测对象的第一连接端，同轴继电器组包括第一端口，第一端口连接第一传输线；脉冲测试装置还包括示波器，示波器包括第一输入端、第二输入端，第一输入端连接所述电流探测装置、第二输入端连接待测对象的第二连接端；示波器基于探测到的经过该电流探测装置的前进波以及该待测对象处前进波和反射波的叠加波，从而推算出该待测对象处精确的电流波形，为静电放电防护结构提供有效的仿真参数。
Description
技术领域
本发明涉及静电放电防护技术领域，尤其涉及一种传输线脉冲测试系统。
背景技术
传输线脉冲发生器(TLP)用于测量器件在承受静电脉冲过程中的IV曲线，为静电放电(ESD)防护全局保护结构提供所需的仿真参数，大多ESD防护都会采用该传输线脉冲发生器。
现有的TLP系统中检测电流的探头穿过传输线芯线串联在该TLP系统中，使检测电流的探头尽量靠近待测对象，以获取较完整的波形，提高测试精度，但是，该现有的TLP系统中由于电流探头技术参数及传输线被剥离的原因会造成带宽限制和电流跳变问题。
因此，现有的传输线脉冲发生器无法精确探测电流脉冲。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的传输线脉冲测试系统。
本发明实施例提供一种传输线脉冲测试系统，包括：脉冲发生装置、脉冲测试装置；
所述脉冲发生装置的输出端连接所述脉冲测试装置，所述脉冲发生装置将生成的脉冲信号输入所述脉冲测试装置中；
所述脉冲测试装置包括顺次连接的电流探测装置、第一传输线、同轴继电器组、测试探头，所述测试探头用于连接待测对象的第一连接端，所述同轴继电器组包括第一端口，所述第一端口连接所述第一传输线；
所述脉冲测试装置还包括示波器，所述示波器包括第一输入端、第二输入端，所述第一输入端连接所述电流探测装置、所述第二输入端连接所述待测对象的第二连接端；
所述示波器用于采集所述电流探测器探测到的前进波、以及所述待测对象的第二连接端输出的前进波和反射波的叠加波，并基于所述前进波和所述叠加波，获得所述待测对象的电流波形。
进一步地，所述同轴继电器组还包括第二端口、第三端口，所述第二端口连接直流源，所述第三端口连接皮安表，以用于检测所述待测对象经过静电放电测试后是否被损坏；
所述示波器还包括第三输入端，所述第三输入端连接所述待测对象栅极，用于探测施加于待测对象栅极的电压。
进一步地，所述脉冲发生装置包括：
顺次连接的超快终端极化器、第二传输线、水银继电器、上升沿调节器组，所述上升沿调节器组连接所述电流探测装置；
还包括：程控高压源和限流电阻；
所述程控高压源通过所述限流电阻为所述第一传输线充电。
进一步地，所述第一传输线的长度为所述第二传输线的长度的1.3～2.2倍。
进一步地，所述示波器的第一输入端与所述电流探测装置之间设置第一衰减器，在所述示波器的第二输出端与所述待测对象的第二连接端之间设置第二衰减器。
进一步地，还包括：控制器；
所述控制器分别连接所述超快终端极化器、水银继电器、上升沿调节器以及同轴继电器组。
进一步地，所述超快终端极化器包括超快正压终端极化器、超快负压终端极化器以及第一同轴继电器，所述超快正压终端极化器和所述超快负压终端极化器均连接所述第一同轴继电器，所述第一同轴继电器连接所述第二传输线。
进一步地，所述上升沿调节器组包括至少两个上升沿调节器和两个第二同轴继电器，所述至少两个上升沿调节器均并联后的两端串联于所述两个第二同轴继电器之间。
进一步地，所述电流探测装置包括输入端口、输出端口、探测端口以及第一电阻、第二电阻以及第三电阻；
所述第一电阻连接所述输入端，所述第二电阻设置于所述输入端口与所述输出端口之间、所述第三电阻设置于所述输出端口与所述探测端口之间；
所述输入端口连接所述脉冲发生装置，所述输出端口连接所述第一传输线，所述探测端口连接所述示波器的所述第一输入端。
进一步地，所述待测对象还包括第三连接端和第四连接端，所述第三连接端相对于所述第一连接端接地，所述第四连接端相对于所述第二连接端接地。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种传输线脉冲测试系统，包括脉冲发生装置、脉冲测试装置，该脉冲发生装置的输出端连接脉冲测试装置，该脉冲发生装置将生成的脉冲信号输入脉冲测试装置，该脉冲测试装置包括顺次连接电流探测装置、第一传输线、同轴继电器组、测试探头，测试探头用于连接待测对象的第一连接端，该同轴继电器组包括第一端口，该第一端口连接第一传输线；该脉冲测试装置还包括示波器，该示波器包括第一输入端、第二输入端，该第一输入端连接电流探测装置，第二输入端连接待测对象的第二连接端，该脉冲测试装置还包括示波器，该示波器包括第一输入端、第二输入端，该第一输入端连接电流探测装置，第二输入端连接待测对象的第二连接端，该示波器用于采集该电流探测器探测到的前进波、以及该待测对象的第二连接端输出的前进波和反射波的叠加波，并基于该前进波和该叠加波，获得该待测对象的电流波形，进而使得该第一传输线位于电流探测装置与被测对象之间，将经过电流探测装置的前进波和由被测对象造成的反射波进行隔离，并基于探测到的前进波以及前进波和反射波的叠加波，从而推算出精确的电流波形，为静电放电防护结构提供有效的仿真参数。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例中传输线脉冲测试系统的结构示意图；
图2示出了本发明实施例中超快终端极化器的结构示意图；
图3示出了本发明实施例中上升沿极化器组的结构示意图；
图4示出了本发明实施例中电流探测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供了一种传输线脉冲测试系统，如图1所示，包括：脉冲发生装置、脉冲测试装置；
其中，该脉冲发生装置的输出端连接该脉冲测试装置，该脉冲发生装置将生成的脉冲信号输入该脉冲测试装置中。
其中，该脉冲测试装置包括顺次连接的电流探测装置101、第一传输线102、同轴继电器组103、测试探头104，该测试探头104用于连接该待测对象的第一连接端，该同轴继电器组103包括第一端口1031，该第一端口1031连接该第一传输线102。
同轴继电器组103和测试探头104之间有两根连接线，栅压经过第一条连接线施加至待测对象栅极，另一条连接线经过的是前进波。
该脉冲测试装置还包括示波器105，该示波器105包括第一输入端1051、第二输入端1052，该第一输入端1051连接电流探测装置101，该第二输入端1052连接待测对象的第二连接端；
该示波器105用于采集该电流探测装置101探测到的前进波，待测对象的第二连接端输出的前进波和反射波的叠加波，并基于前进波和叠加波，获得该待测对象的电流波形。
具体地，将该前进波对应的电压波形以及该叠加波的电压波形合成，得到合成后的电压波形，将该合成的电压波形除以该第一传输线的特征阻抗，由此得到该待测对象的电流波形。
在一种可选的实施方式中，该脉冲发生装置包括：顺次连接的超快终端极化器108、第二传输线109、水银继电器110以及上升沿调节器组111，该上升沿调节器组111连接该电流探测装置101；该脉冲发生装置还包括：程控高压源112和限流电阻113；该程控高压源112通过限流电阻113为该第二传输线109充电。
该脉冲发生装置用于提供脉冲信号，其中，该程控高压源112输出的电压因超快终端极化器108中的反向二极管全部经该限流电阻113给该第二传输线109进行充电，在该水银继电器110闭合时，产生固定脉宽的脉冲信号，该脉冲信号经过上升沿调节器组111输出固定上升沿固定脉宽的脉冲信号，由此输入该脉冲测试装置中。
在一种可选的实施方式中，如图2所示，该超快终端极化器108包括超快正压终端极化器1081以及超快负压终端极化器1082以及第一同轴继电器1083，该超快正压终端极化器1081和超快该负压终端极化器1082均连接该第一同轴继电器1083，该第一同轴继电器1083连接该第二传输线109。通过对该第一同轴继电器1083进行控制，实现对任意一个极化器的选择，可以实现系统负压测试，或者是系统正压测试。
在一种可选的实施方式中，如图3所示，该上升沿调节器组111包括至少两个上升沿调节器1111和两个第二同轴继电器1112，该至少两个上升沿调节器1111均并联后的两端串联于这两个第二同轴继电器1112之间。通过对这两个同轴继电器1112的控制，实现对任意一个上升沿调节器1111的选择。
采用上述的脉冲发生装置可以输出上升沿0.2ns～10ns的脉冲信号。
该水银继电器110具体采用的24V高压射频同轴水银继电器。
该脉冲测试装置中的电流探测装置101具体是采用π型结构的电流探测装置，该电流探测装置101的阻值与该第一传输线102的阻抗相匹配，以实现对脉冲发生装置输出的脉冲信号的前进波的探测。
在一种可选的实施方式中，如图4所示，该电流探测装置101包括输入端口1011、输出端口1012、探测端口1013以及第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，该第一电阻R1连接该输入端口1011，第二电阻R2设置于输入端口1011与输出端口1012之间，第三电阻R3设置于输出端口1012与探测端口1013之间。该输入端口1011连接脉冲发生装置，输出端口1012连接第一传输线102，探测端口1013连接示波器105的第一输入端1051。
采用该电流探测装置101对该未经过待测对象的脉冲信号进行探测，避免现有采用电流探头穿过该传输线芯线直接接在该脉冲发生装置与该传输线之间进行探测时，由于电流探头技术参数造成的带宽限制问题及传输线被剥离的原因造成电流跳变问题。进而可以准确探测到未经过待测对象的脉冲信号。
该脉冲测试装置中的第一传输线102的长度是该第一传输线109长度的1.3～2.2倍，用来将经过电流探测装置的前进波和由被测对象造成的反射波进行隔离，以获得精确的电流波形。
具体地，该第一传输线102具体是采用50Ω超柔线缆，其两端使用的是N型同轴连接器，以实现与电流探测装置101的连接，以及与同轴继电器组103的连接。
在一种可选的实施方式中，该同轴继电器组103还包括第二端口1032和第三端口1033，该第二端口1032连接直流源106，该第三端口1033连接皮安表107，在对该待测对象进行IV测试之后，断开该第二端口1032以及第一端口1031，并接通第三端口1033，检测该待测对象经过静电放电测试后是否损坏，具体地，判断该皮安表的值是否大于预设电流，在大于预设电流时，确定该待测对象已损坏。
同时，该示波器105还包括第三输入端1053，该第三输入端1053连接待测对象栅极，用于探测施加于待测对象栅极的电压。
在一种可选的实施方式中，该示波器105的第一输入端1051与该电流探测装置设置第一衰减器A，该示波器105的第二输入端1052与该待测对象的第二连接端口之间设置第二衰减器B，其中，该第一衰减器A用于对电流探测装置探测到的信号进行衰减，第二衰减器B用于对该经过该待测对象的脉冲信号进行衰减。以使示波器105探测到衰减后的前进波以及前进波和反射波的叠加波，进行有效合成。
在一种可选的实施方式中，该系统还包括控制器114，该控制器114分别连接该超快终端极化器108、水银继电器110、上升沿调节器组111以及同轴继电器组103，以分别实现对该超快终端极化器108中的超快正压终端极化器1081或超快负压终端极化器1082的选择控制，对该上升沿调节器组111中任意上升沿调节器1111的选择控制，对水银继电器110的开关控制，对同轴继电器组103的任意一个端口的选择控制。
在一种可选的实施方式中，待测对象的所述第一连接端和所述第二连接端具体可以为MOS管的源极的漏极、可控硅(SCR)的阴极的阳极、双极结型晶体管(BJT)的发射极和集电极等。
在一种可选的实施方式中，所述待测对象还包括第三连接端和第四连接端，该第三连接端相对于所述第一连接端接地，第四连接端相对于第二连接端接地。
在一种可选的实施方式中，该被测对象具体可以为如下任意一种：
半导体元件和集成电路。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种传输线脉冲测试系统，包括脉冲发生装置、脉冲测试装置，该脉冲发生装置的输出端连接脉冲测试装置，该脉冲发生装置将生成的脉冲信号输入脉冲测试装置，该脉冲测试装置包括顺次连接的电流探测装置、第一传输线、同轴继电器组、测试探头，测试探头用于连接待测对象的第一连接端，该同轴继电器组包括第一端口，该第一端口连接第一传输线；该脉冲测试装置还包括示波器，该示波器包括第一输入端、第二输入端，该第一输入端连接电流探测装置，第二输入端连接待测对象的第二连接端，该脉冲测试装置还包括示波器，该示波器包括第一输入端、第二输入端，该第一输入端连接电流探测装置，第二输入端连接待测对象的第二连接端，该示波器用于采集该电流探测器探测到的前进波、以及该待测对象的第二连接端输出的前进波和反射波的叠加波，基于该前进波和该叠加波，获得该待测对象的电流波形，进而使得该第一传输线位于电流探测装置与被测对象之间，将经过电流探测装置的前进波和由被测对象造成的反射波进行隔离，从而推算出精确的电流波形，为静电放电防护结构提供有效的仿真参数。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种传输线脉冲测试系统，其特征在于，包括：脉冲发生装置、脉冲测试装置；
所述脉冲发生装置的输出端连接所述脉冲测试装置，所述脉冲发生装置将生成的脉冲信号输入所述脉冲测试装置中；
所述脉冲测试装置包括顺次连接的电流探测装置、第一传输线、同轴继电器组、测试探头，所述测试探头用于连接待测对象的第一连接端，所述同轴继电器组包括第一端口，所述第一端口连接所述第一传输线；
所述脉冲测试装置还包括示波器，所述示波器包括第一输入端、第二输入端，所述第一输入端连接所述电流探测装置、所述第二输入端连接所述待测对象的第二连接端；
所述示波器用于采集所述电流探测器探测到的前进波、以及所述待测对象的第二连接端输出的前进波和反射波的叠加波，并基于所述前进波和所述叠加波，获得所述待测对象的电流波形。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述同轴继电器组还包括第二端口、第三端口，所述第二端口连接直流源，所述第三端口连接皮安表，以用于检测所述待测对象经过静电放电测试后是否被损坏；
所述示波器还包括第三输入端，所述第三输入端连接所述待测对象栅极，用于探测施加于待测对象栅极的电压。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲发生装置包括：
顺次连接的超快终端极化器、第二传输线、水银继电器、上升沿调节器组，所述上升沿调节器组连接所述电流探测装置；
还包括：程控高压源和限流电阻；
所述程控高压源通过所述限流电阻为所述第二传输线充电。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一传输线的长度为所述第二传输线的长度的1.3～2.2倍。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述示波器的第一输入端与所述电流探测装置之间设置第一衰减器，在所述示波器的第二输出端与所述待测对象的第二连接端之间设置第二衰减器。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：控制器；
所述控制器分别连接所述超快终端极化器、水银继电器、上升沿调节器以及同轴继电器组。
7.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述超快终端极化器包括超快正压终端极化器、超快负压终端极化器以及第一同轴继电器，所述超快正压终端极化器和所述超快负压终端极化器均连接所述第一同轴继电器，所述第一同轴继电器连接所述第二传输线。
8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述上升沿调节器组包括至少两个上升沿调节器和两个第二同轴继电器，所述至少两个上升沿调节器均并联后的两端串联于所述两个第二同轴继电器之间。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流探测装置包括输入端口、输出端口、探测端口以及第一电阻、第二电阻以及第三电阻；
所述第一电阻连接所述输入端，所述第二电阻设置于所述输入端口与所述输出端口之间、所述第三电阻设置于所述输出端口与所述探测端口之间；
所述输入端口连接所述脉冲发生装置，所述输出端口连接所述第一传输线，所述探测端口连接所述示波器的所述第一输入端。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待测对象还包括第三连接端和第四连接端，所述第三连接端相对于所述第一连接端接地，所述第四连接端相对于所述第二连接端接地。
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